JPS61181959A - 超音波装置における信号検出装置 - Google Patents
超音波装置における信号検出装置Info
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- JPS61181959A JPS61181959A JP60021763A JP2176385A JPS61181959A JP S61181959 A JPS61181959 A JP S61181959A JP 60021763 A JP60021763 A JP 60021763A JP 2176385 A JP2176385 A JP 2176385A JP S61181959 A JPS61181959 A JP S61181959A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 13
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 1
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- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
- G01H11/06—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
- G01H11/08—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means using piezoelectric devices
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、超音波のエコー信号を利用した診断あるいは
検査装置に係り、特にエコー信号の検出回路方式に関す
るものである。
検査装置に係り、特にエコー信号の検出回路方式に関す
るものである。
超音波診断装置に代表されるような、超音波のエコーを
利用した診断あるいは検査装置等に於ける超音波の送受
波回路は、従来第1図に示すような回路方式が用いられ
ている。圧電素子10にはケーブル2oを通してドライ
ブ電源3oが接続され、圧電素子10に高圧パルスが印
加され、超音波パルスが印加される。対象物で反射され
た超音波エコーは、圧電素子10で再び電気信号に変換
され、ケーブル20を通し、負荷抵抗40に生じた受波
電圧は、増幅器41で増幅されて、その出力は映像化等
の信号処理回路(第1図には描いてない)に送られる。
利用した診断あるいは検査装置等に於ける超音波の送受
波回路は、従来第1図に示すような回路方式が用いられ
ている。圧電素子10にはケーブル2oを通してドライ
ブ電源3oが接続され、圧電素子10に高圧パルスが印
加され、超音波パルスが印加される。対象物で反射され
た超音波エコーは、圧電素子10で再び電気信号に変換
され、ケーブル20を通し、負荷抵抗40に生じた受波
電圧は、増幅器41で増幅されて、その出力は映像化等
の信号処理回路(第1図には描いてない)に送られる。
ここでインダクタンス50は。
圧電素子10に対して並列に接続され、圧電素子10の
電極間容量およびケーブル20の等価容量と並列共振回
路を構成し、上記容量により受波信号がバイパスされて
、負荷抵抗40の受波出力電圧が減少することを補償す
る。上記補償回路のインダクタンスは、第1図に示す位
置の他にケーブルを通った圧電素子側に並列に入れたり
、あるいは直列に入れたりする場合など種々検討されて
いる。これら補償あるいは整合回路の方式や効果等につ
いては1種々検討されており、例えばIRETrans
actions on Ultrasonics En
gineering。
電極間容量およびケーブル20の等価容量と並列共振回
路を構成し、上記容量により受波信号がバイパスされて
、負荷抵抗40の受波出力電圧が減少することを補償す
る。上記補償回路のインダクタンスは、第1図に示す位
置の他にケーブルを通った圧電素子側に並列に入れたり
、あるいは直列に入れたりする場合など種々検討されて
いる。これら補償あるいは整合回路の方式や効果等につ
いては1種々検討されており、例えばIRETrans
actions on Ultrasonics En
gineering。
(1960)に於けるR、N、Thurstonの論文
” Effectof Electrical a
nd Mechanical Terminati
ngResistances on 1oss
and Bandwidth According
to the Conventional Eg
uivalent C1rcuit of aP
iezoeleetric Transducer”や
IEEE Trans、onMedical Eng、
BME30 、 Na 8 (1983年)のJ、I
il。
” Effectof Electrical a
nd Mechanical Terminati
ngResistances on 1oss
and Bandwidth According
to the Conventional Eg
uivalent C1rcuit of aP
iezoeleetric Transducer”や
IEEE Trans、onMedical Eng、
BME30 、 Na 8 (1983年)のJ、I
il。
)Iuntらの論文“Uletrasound Tra
nsducers forPalse−Echo Me
dical Imaging” 等に述べられている
。これら従来方式に於いては、負荷抵抗40に生じる電
圧を検出することが行なわれるため、これと並列に入る
インピーダンスは、すべて負荷抵抗40に比べて十分高
いことが望まれる。第1図は素子31は、受波時にドラ
イバ30が負荷にならぬように分離するもので、例えば
2ケのダイオードを逆極性に並列接続した回路等が用い
られる。上記インダクタンスを用いた補償あるいは整合
回路も、並列インピーダンスを高め、負荷抵抗端子での
信号電圧の減少を補償している。しかし、共振特性を利
用するため、受波信号波形が変化する。即ち、圧電素子
の機械的なQ値に対し、上記共振回路のQ値が大きいと
、負荷抵抗端子での振幅は増加するがパルスの継続時間
が長くなり、分解能の劣化しqなる。従って共振回路の
Q値を所定の範囲とするため、負荷抵抗値をあまり高く
出来ない、即ち補償回路の効果も限られたものとなる。
nsducers forPalse−Echo Me
dical Imaging” 等に述べられている
。これら従来方式に於いては、負荷抵抗40に生じる電
圧を検出することが行なわれるため、これと並列に入る
インピーダンスは、すべて負荷抵抗40に比べて十分高
いことが望まれる。第1図は素子31は、受波時にドラ
イバ30が負荷にならぬように分離するもので、例えば
2ケのダイオードを逆極性に並列接続した回路等が用い
られる。上記インダクタンスを用いた補償あるいは整合
回路も、並列インピーダンスを高め、負荷抵抗端子での
信号電圧の減少を補償している。しかし、共振特性を利
用するため、受波信号波形が変化する。即ち、圧電素子
の機械的なQ値に対し、上記共振回路のQ値が大きいと
、負荷抵抗端子での振幅は増加するがパルスの継続時間
が長くなり、分解能の劣化しqなる。従って共振回路の
Q値を所定の範囲とするため、負荷抵抗値をあまり高く
出来ない、即ち補償回路の効果も限られたものとなる。
さらに送受波回路を集積回路化するに際してはインダク
タ等を無くすことが望ましい。
タ等を無くすことが望ましい。
本発明は、圧電素子の電極間容量やケーブルの静電容量
などによる影響を、インダクタ等の素子を用いずに最少
限にし得るような信号検出方式を得ることを目的とした
ものである。さらに本発明の第2の目的は、集積回路化
に適した信号検出回路方式を得ることにある。
などによる影響を、インダクタ等の素子を用いずに最少
限にし得るような信号検出方式を得ることを目的とした
ものである。さらに本発明の第2の目的は、集積回路化
に適した信号検出回路方式を得ることにある。
かかる目的を達成するために本発明では、圧電素子の両
端に圧電素子および信号伝送ケーブルのインピーダンス
よりも低いインピーダンス素子を接続して該素子に流れ
る電流を検出するようにしたことを特徴とする。すなわ
ち、従来方式が電圧検出方式であったのに対し、電流検
出方式と呼ぶべきものとすることである。第2図、第3
図により本発明の電流検出方式の特徴を電圧検出方式と
の比較に於て説明する。
端に圧電素子および信号伝送ケーブルのインピーダンス
よりも低いインピーダンス素子を接続して該素子に流れ
る電流を検出するようにしたことを特徴とする。すなわ
ち、従来方式が電圧検出方式であったのに対し、電流検
出方式と呼ぶべきものとすることである。第2図、第3
図により本発明の電流検出方式の特徴を電圧検出方式と
の比較に於て説明する。
第2図は受波回路を簡略化して示した等価回路である。
圧電素子1oは、受波された超音波を電気信号に変換し
た信号源11と等価抵抗12.直列共振素子13.14
それに電極間静電容量15から成る等価回路で示しであ
る。さらにケーブル20は集中定数としての等価静電容
量21で示しである。負荷抵抗40の抵抗値をRL と
し、第2図の特性を第3114に示す。第3図で横軸は
RLの値、縦軸はRLの端子電圧e0またはRLに流れ
る電流10を示す。いま並列インダクタ50が無い場合
を考えると、そのときのRLとe。の関係は第3図の曲
&@(ロ)で示す特性となる。ここで並列インダクタ5
0として、容量15および21と信号周波数において並
列共振する値のインダクタンスを用いた場合のRLとe
oの関係は、第3図の曲線(イ)で示す特性となる。即
ち、ある負荷抵抗値RL1に対して、インダクタ、50
により21点から22点へ移る。従ってPL、P2両点
差がインダクタによる補償効果を表わす。ところで波列
インダクタを入れると、受波回路のQ値が上るため分解
能波形が長くなること)劣化する。
た信号源11と等価抵抗12.直列共振素子13.14
それに電極間静電容量15から成る等価回路で示しであ
る。さらにケーブル20は集中定数としての等価静電容
量21で示しである。負荷抵抗40の抵抗値をRL と
し、第2図の特性を第3114に示す。第3図で横軸は
RLの値、縦軸はRLの端子電圧e0またはRLに流れ
る電流10を示す。いま並列インダクタ50が無い場合
を考えると、そのときのRLとe。の関係は第3図の曲
&@(ロ)で示す特性となる。ここで並列インダクタ5
0として、容量15および21と信号周波数において並
列共振する値のインダクタンスを用いた場合のRLとe
oの関係は、第3図の曲線(イ)で示す特性となる。即
ち、ある負荷抵抗値RL1に対して、インダクタ、50
により21点から22点へ移る。従ってPL、P2両点
差がインダクタによる補償効果を表わす。ところで波列
インダクタを入れると、受波回路のQ値が上るため分解
能波形が長くなること)劣化する。
このためRLlより低い抵抗RLzを用いること(Qダ
ンプと呼ばれるQ値を下げ、帯域を広げる手段)により
波形の劣化を防いでいる。従って実際は点P1とP2’
との差が補償による効果である6第3図から明らかな
ように、PLに生じた電圧を検出する電圧検出方式に於
ては、増幅器40の入力インピーダンスはR,、値に比
べ十分高い必要がある。
ンプと呼ばれるQ値を下げ、帯域を広げる手段)により
波形の劣化を防いでいる。従って実際は点P1とP2’
との差が補償による効果である6第3図から明らかな
ように、PLに生じた電圧を検出する電圧検出方式に於
ては、増幅器40の入力インピーダンスはR,、値に比
べ十分高い必要がある。
第3図には、R4に流れる電流10の特性も示していあ
る。曲#(11)は曲、@(イ)に、曲線(ニ)は曲線
(ロ)に対応した電流特性を示す。
る。曲#(11)は曲、@(イ)に、曲線(ニ)は曲線
(ロ)に対応した電流特性を示す。
信号源11に発生する電圧は、負荷抵抗とは略独立であ
るから、R1値が低い方がi。は大きい。
るから、R1値が低い方がi。は大きい。
R4が信号源インピーダンス(等価抵抗12の値など)
に比べ低い領域では、10はRLによらず略一定となる
。第3図において、R,がRL、の点P3はこのような
場合を示す0点P3で重要なことは1曲線(ハ)、(ニ
)がほとんど重なっていることである。即ちこの領域で
は、容量15および21の並列インピーダンスに比べ、
RL値が小さいため、これら並列素子の影響をほとんど
受けないことである。従って補償のための並列インダク
タ50は不要である。
に比べ低い領域では、10はRLによらず略一定となる
。第3図において、R,がRL、の点P3はこのような
場合を示す0点P3で重要なことは1曲線(ハ)、(ニ
)がほとんど重なっていることである。即ちこの領域で
は、容量15および21の並列インピーダンスに比べ、
RL値が小さいため、これら並列素子の影響をほとんど
受けないことである。従って補償のための並列インダク
タ50は不要である。
以上説明したように、本発明の原理は負荷素子(図2で
は負荷抵抗40)のインピーダンを、圧電素子およびケ
ーブル等の並列要素のインピーダンスに比べ低い値いと
し、上記負荷素子に流れる電流を検出するものである。
は負荷抵抗40)のインピーダンを、圧電素子およびケ
ーブル等の並列要素のインピーダンスに比べ低い値いと
し、上記負荷素子に流れる電流を検出するものである。
以下本発明の詳細な説明する。第4図は本発明の第1の
実施例を示す原理回路図である。第2図と同様圧電素子
は、簡略化した等価回路で示しである。11は第2図と
同様エコー信号による等価信号源、12〜14も第2図
と同様であるがここではこれらの直列要素をまとめて信
号源インピーダンス100として表わす。第2図での1
5や21等および送波回路等その他の並列要素は、まと
めて並列インピーダンス200として表わして ゛
いる。その他、圧電素子と受波アンプ間に入る要素たと
えばケーブルの直列抵抗や、保護回路等の直列インピー
ダンス分等は、まとめて直列インピーダンス300とし
て表わしている。400は受波アンプであり、401は
その入力インピーダンスである。アンプの出力、402
には、入力インピーダンス401に流れる電流値に対応
した出力が現われるように構成される。この場合アンプ
の入力インピーダンス401は、前記の負荷素子となり
、圧電素子の等価信号源抵抗12や直列素子300にく
らべ十分低いインピーダンス値となるようにする。この
ような状況では、通常並列インピーダンス200より、
401と300との和を低いインピーダンス値とするこ
とは容易である。
実施例を示す原理回路図である。第2図と同様圧電素子
は、簡略化した等価回路で示しである。11は第2図と
同様エコー信号による等価信号源、12〜14も第2図
と同様であるがここではこれらの直列要素をまとめて信
号源インピーダンス100として表わす。第2図での1
5や21等および送波回路等その他の並列要素は、まと
めて並列インピーダンス200として表わして ゛
いる。その他、圧電素子と受波アンプ間に入る要素たと
えばケーブルの直列抵抗や、保護回路等の直列インピー
ダンス分等は、まとめて直列インピーダンス300とし
て表わしている。400は受波アンプであり、401は
その入力インピーダンスである。アンプの出力、402
には、入力インピーダンス401に流れる電流値に対応
した出力が現われるように構成される。この場合アンプ
の入力インピーダンス401は、前記の負荷素子となり
、圧電素子の等価信号源抵抗12や直列素子300にく
らべ十分低いインピーダンス値となるようにする。この
ような状況では、通常並列インピーダンス200より、
401と300との和を低いインピーダンス値とするこ
とは容易である。
従ってエコー信号源11からの信号電流は、効率よく4
01に流れるようにすることができ、並列要素による信
号の劣化を微少とすることができる。
01に流れるようにすることができ、並列要素による信
号の劣化を微少とすることができる。
受波アンプ400は、上述の如く電流アンプの形となる
。構成方法には、第5図のようないわゆるトランスイン
ピーダンス構成や、第6図のような電流アンプ構成が利
用できる。第5図の場合には信号源インピーダンスの値
やその周波数特性により、出力が影響を受けることがあ
る。このような場合にはトランスインピーダンス形アン
プの帰還回路に周波数補償回路を追加するなどにより実
際上何ら問題とならない、第5図での入力インピーダン
スは帰還抵抗R,をループゲインで割った値となり十分
小さくすることは通常容易である。第6図の場合では、
トランジスタθ1の動作電流11工、 26 m Vである。従ってI、=2mAとすれば約1
3Ωとなり、上記の条件を満たすことは容易である。
。構成方法には、第5図のようないわゆるトランスイン
ピーダンス構成や、第6図のような電流アンプ構成が利
用できる。第5図の場合には信号源インピーダンスの値
やその周波数特性により、出力が影響を受けることがあ
る。このような場合にはトランスインピーダンス形アン
プの帰還回路に周波数補償回路を追加するなどにより実
際上何ら問題とならない、第5図での入力インピーダン
スは帰還抵抗R,をループゲインで割った値となり十分
小さくすることは通常容易である。第6図の場合では、
トランジスタθ1の動作電流11工、 26 m Vである。従ってI、=2mAとすれば約1
3Ωとなり、上記の条件を満たすことは容易である。
第7図は本発明の第2の実施例を示す図である。
第7図では第4図の実施例に対し、信号検出回路に、イ
ンダクタ60を用いることが特徴である。
ンダクタ60を用いることが特徴である。
本実施例の場合、インダクタ6oとして並列インピーダ
ンス200の容量成分と信号周波数に於て共振する値を
選ぶ。この結果共振電流が検出抵抗401を流れ、並列
インピーダンスによる信号劣化を補償する。第7図の実
施例により、並列インピーダンスによる信号劣化を低減
することができるが1通常受波アンプの入力インピーダ
ンス401を十分小さくできるため、第7図の構成を用
いなくてもよい場合が多い。
ンス200の容量成分と信号周波数に於て共振する値を
選ぶ。この結果共振電流が検出抵抗401を流れ、並列
インピーダンスによる信号劣化を補償する。第7図の実
施例により、並列インピーダンスによる信号劣化を低減
することができるが1通常受波アンプの入力インピーダ
ンス401を十分小さくできるため、第7図の構成を用
いなくてもよい場合が多い。
以上説明したごとく本発明によれば、圧電素子に本質的
に付ずいした並列容量や、ケーブル容量などの並列イン
ピーダンスにより、エコー信号の劣化を防ぐことができ
、さらにそのために何ら特別な素子等を要することなく
、むしろ補償用のインダクタを不要することができるな
ど、実用上きわめて有用な効果を得ることができる。こ
の効果は、圧電素子が高周波化、W1細化等になる程、
有効であり、簡単な構成にして高性能装置を得ることが
できるなどの優れた特徴を有するものである。
に付ずいした並列容量や、ケーブル容量などの並列イン
ピーダンスにより、エコー信号の劣化を防ぐことができ
、さらにそのために何ら特別な素子等を要することなく
、むしろ補償用のインダクタを不要することができるな
ど、実用上きわめて有用な効果を得ることができる。こ
の効果は、圧電素子が高周波化、W1細化等になる程、
有効であり、簡単な構成にして高性能装置を得ることが
できるなどの優れた特徴を有するものである。
第1図は従来方式に於ける送受波回路の構成を示す図、
第2図は第1図に於ける受渡回路の等価回′S図、第3
図は受波回路における信号劣化の要因および電流検出方
式の特徴を示す原理説明図、第4図は本発明の実施例を
示す図、第5.第6図は第4図に於ける受波アンプの構
成法の例を示す図、第7図は本発明の第2の実施例を示
す図である。 200・・・並列インピーダンス、300・・直列イン
ピーダンス 7・パ
)!
第2図は第1図に於ける受渡回路の等価回′S図、第3
図は受波回路における信号劣化の要因および電流検出方
式の特徴を示す原理説明図、第4図は本発明の実施例を
示す図、第5.第6図は第4図に於ける受波アンプの構
成法の例を示す図、第7図は本発明の第2の実施例を示
す図である。 200・・・並列インピーダンス、300・・直列イン
ピーダンス 7・パ
)!
Claims (1)
- 1、超音波のエコー信号を検出する超音波装置における
信号検出装置において上記エコー信号の受波回路を構成
する負荷素子の信号周波数におけるインピーダンスの値
を、上記負荷素子と並列に入る、超音波エコー受波素子
および信号伝送ケーブル等のインピーダンス値よりも低
くし、上記負荷素子に流れる信号電流を検出することを
特徴とした超音波装置における信号検出装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60021763A JPS61181959A (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 超音波装置における信号検出装置 |
US06/827,602 US4680498A (en) | 1985-02-08 | 1986-02-10 | Input circuit in ultrasonic apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60021763A JPS61181959A (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 超音波装置における信号検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61181959A true JPS61181959A (ja) | 1986-08-14 |
Family
ID=12064105
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60021763A Pending JPS61181959A (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 超音波装置における信号検出装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4680498A (ja) |
JP (1) | JPS61181959A (ja) |
Cited By (1)
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CN110958857A (zh) * | 2018-03-23 | 2020-04-03 | 株式会社日立制作所 | 超声波诊断装置 |
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-
1985
- 1985-02-08 JP JP60021763A patent/JPS61181959A/ja active Pending
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1986
- 1986-02-10 US US06/827,602 patent/US4680498A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5826527A (ja) * | 1981-08-05 | 1983-02-17 | マルコン電子株式会社 | 過電圧保護方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110958857A (zh) * | 2018-03-23 | 2020-04-03 | 株式会社日立制作所 | 超声波诊断装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4680498A (en) | 1987-07-14 |
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